نصف القطر الحرج للعزل حاسبة
التوصيل + الحمل الحراري – الحالة المستقرةيحدد نصف القطر الحرج (والسمك الحرج) للعزل للأسطوانة أو الكرة - نصف القطر الخارجي الذي يكون فيه فقدان الحرارة الحد الأقصى - ويقارن معدلات فقدان الحرارة قبل العزل وبعده.
ينطبق على الأنابيب والأسلاك والأوعية الكروية المعزولة ذات الحدود الخارجية للحمل الحراريالمدخلات
نتائج
أدخل المدخلات وانقر فوق "حساب".
الصيغ المستخدمة
اسطوانة: صكر = ك / ح | المجال: صكر = 2 ك / ساعة
معدل حرارة الأسطوانة: Q/L = (T₁ − T∞) / [ ln(r₂/r₁) / (2πk) + 1 / (2π r₂ h) ]
معدل حرارة الكرة: Q = (T₁ − T∞) / [ (1/(4πk))·(1/r₁ − 1/r₂) + 1 / (4π r₂² h) ]
| رمز | معنى | وحدة |
|---|---|---|
| صكر | نصف القطر الحرج للعزل | م |
| ر₁ | نصف القطر الداخلي (السطح العاري). | م |
| ريال عماني | نصف القطر الخارجي للعزل | م |
| ك | الموصلية الحرارية العازلة | ث / م · ك |
| ح | معامل الحمل الحراري للسطح الخارجي | واط/م²·ك |
| T₁، T∞ | السطح ودرجة الحرارة المحيطة | درجة مئوية |
| لام | طول الاسطوانة | م |
تسلسل الحساب: (1) حساب صكر من k و h → (2) قارن rكر إلى r₁ لتصنيف الحالة → (3) إذا تم إعطاء T₁، T∞ (و r₂/L)، احسب Q للسطح العاري، عند rكرو في r₂ للمقارنة المباشرة.
الافتراضات والحدود
- حالة ثابتة، توصيل شعاعي أحادي البعد من خلال طبقة عازلة متجانسة ومتناحية.
- الموصلية الحرارية الثابتة k (لا تعتمد على درجة الحرارة) ومعامل الحمل الحراري الخارجي الثابت h.
- اتصال حراري مثالي بين السطح والعزل (لا توجد مقاومة بينية/تلامس).
- لا يتم تضمين نقل الحرارة الإشعاعية على السطح الخارجي؛ يجب أن يقوم h بالفعل بحساب ذلك إذا كان ذلك مناسبًا.
- لا يشمل التأثيرات النهائية المحورية، وتقادم العزل/امتصاص الرطوبة، والظروف المحيطة غير المنتظمة.
- صالح للهندسة الأسطوانية أو الكروية البسيطة فقط - وليس للجدران المسطحة (لا يوجد سُمك حرج لجدار مستو) أو الأنابيب/المرفقات غير المنتظمة.
مذكرات هندسية
- يعد تأثير نصف القطر الحرج مهمًا بشكل أساسي للموصلات ذات القطر الصغير (الأسلاك الرفيعة والأنابيب الصغيرة) ذات العزل المنخفض الموصلية والارتفاع المنخفض؛ لأنابيب البناء/العملية النموذجية، صكر عادة ما يكون أصغر من نصف قطر الأنبوب، وبالتالي فإن أي عزل يقلل من فقدان الحرارة.
- إذا ر₁ < صكريمكن إضافة طبقة عازلة رقيقة بشكل مؤقت يزيد فقدان الحرارة حتى يمر نصف القطر الخارجي صكر; حدد سمك العزل كبيرًا بما يكفي ليتجاوز rكر لضمان التخفيض الصافي.
- الطريقة المرجعية: إنكروبيرا، ديويت وآخرون، أساسيات نقل الحرارة والكتلةو سنجل و غجر، نقل الحرارة والكتلة (نصف القطر الحرج للعزل، الأصداف الأسطوانية/الكروية).
- تاريخ المراجعة: الإصدار 1.0 — الإصدار الأولي (نصف القطر الحرج، والسمك الحرج، وحسابات معدل الحرارة المقارنة للأسطوانة والكرة).
